JPH0586284B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱交換器等の伝熱管として使用され
るスパイラルフイン付き金属菅野製造方法に関す
る。 〔従来技術〕 かかるスパイラルフイン付き金属管を製造する
方法としては、第３図（斜視図）に示す如く、円
筒状の金属管３１を軸心回転させつつ軸長方向へ
移送すると共にその外周面に一方の縁部が当接す
るように帯状板材３２を連続供給することによ
り、前記外周面に帯状板材３２をスパイラル状に
巻き付け、その金属管３１と帯状板材３２との接
合部を高周波溶接する方法がある（特開昭58−
9715号）。 かかる方法によつてスパイラルフイン付き金属
管を製造する場合は、帯状板材３２の巻き付け加
工に大きな駆動力が必要となること、その巻き付
け加工の高速化が困難であること、金属管３１に
巻き付けられた帯状板材３２はその外周側で引張
応力が生じて割れが発生し易く、その内周側で圧
縮応力が生じて皺、ひだ、波打ち現象が生じ易い
こと、金属管３１と帯状板材３２との接合部の溶
接が確実に行われ難いこと、また得られたスパイ
ラルフイン付き金属管を伝熱管として用いる場合
は前記接合部の溶接が不確実であることに起因し
て熱伝達特性が悪いこと等、種々の欠点があつ
た。 一方、スパイラルフイン付き金属管を一体物と
して得る方法として塑性加工による方法も提案さ
れている。例えば第４図（正面図）及び第５図
（第４図の−線による断面を拡大して示す側
面図）に示す如く、中空の金属素管４４のパスラ
イン周りに配した３個の転造用圧延ロール４１，
４２，４３にて前記金属素管４４を冷間又は熱間
にて転造する方法である（塑性と加工Vo110 No.
105 P732）。 然るに、上述の方法によつてスパイラルフイン
付き金属管が製造できるのは、その素材がアルミ
ニウム、銅等のように極めて加工性に優れた軟質
金属である場合に限られており、その素材が高合
金鋼、ステンレス鋼等である場合は勿論、その素
材が普通鋼である場合には上述の方法が適用し難
いという問題があつた。なお、この方法による場
合は管軸長方向への延伸は殆どない。 そこで、本発明者等は上述の方法とは別の塑性
加工によるスパイラルフイン付き金属管の製造方
法を提案した。即ち、第６図（正面図）及び第７
図（第６図の−線による断面を拡大して示す
側面図）に示す如く、フインを形成するための溝
が金属管入側よりその出側に向けて漸次広くなる
間隔で外周面の周方向に複数形成されている圧延
ロール６１，６２，６３をパスライン周りに３個
（又は４個）配設した交叉型傾斜圧延機を用い、
前記圧延ロール６１，６２，６３間へ、中空の金
属素管６４をその中空部にマンドレル６５を配し
つつ熱間にて送給することにより、該金属素管６
４に対して傾斜圧延を行い、その外周面にスパイ
ラルフインを形成する方法を提案した（特願昭60
−263439号）。 かかる方法によれば、普通鋼からなる金属素管
に対してもその外周面にスパイラルフインを形成
することができる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 然るに、上述の方法によつてスパイラルフイン
付き金属管を製造する場合、圧延ロールによつて
押し退けられた金属素管の肉はその軸方向へ主に
流動し、その流動に伴つて金属素管はフインが形
成されつつその軸方向へ伸びるようになつてい
る。従つて、金属素管の肉がその径方向へ流動す
ることが必要な、薄くて高いフインを有するスパ
イラルフイン付き金属管、具体的には金属素管の
外径よりも大きい外径を有するフインが形成され
たスパイラルフイン付き金属管（以下ハイフイン
チユーブという）を製造する場合は、上述の方法
が有効に使えないという問題があつた。 因みにハイフインチユーブを上述の方法を用い
て製造する場合は、前記フインの外径に匹敵する
程度に大きな外径を有する中空金属素管を用いる
必要が生じ、かかる外径の大きな金属素管を用い
て上述の方法を実施する場合は、その傾斜圧延時
の加工エネルギが大きくなること、金属素管の内
削除に工数の大きな機械加工が必要となること、
材料の歩留りが低下すること等に起因してその製
造費用が大幅に嵩むので、上述の方法は適用され
ず、通常は第３図に示した従来方法が適用されて
いた。 本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであ
り、ハイフインチユーブを低廉な費用で製造する
のに適した方法を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係るスパイラルフイン付き金属管の製
造方法は、フインを形成するための環状溝が外周
面の周方向にに複数形成されている圧延ロールを
パスライン周りに３個又は４個配設した交叉型傾
斜圧延機を用い、前記圧延ロール間へ金属素管を
熱間にて送給することにより、該金属素管に対し
て傾斜圧延を行い、 その外周面にスパイラルフインを形成するスパ
イラルフイン付き金属管の製造方法において、 前記金属素管として、中心部に小径の下孔が穿
設された素管を用い、該金属素管の下孔にこれよ
りも大径のプラグを挿入して該金属素管を穿孔、
拡径圧延してその肉を前記圧延ロールの溝に充満
させることにより、前記金属素管の外径よりも大
きい外径を有するフインを形成することを特徴と
する。 〔作用〕 かかる本発明方法による場合は、金属素管とし
て小径の下孔が穿設された素管を用いるため、そ
の素管の製造に即ち前記下孔の穿設に工数の大き
な機械加工を必要とせず、しかも下孔の穿設によ
りプラグ先端部の熱負荷を軽減し、プラグ先端部
の溶損、摩耗を防止し得る。 また金属素管の下孔にこれよりも大径のプラグ
を挿入して穿孔、拡径圧延を行うので下孔がプラ
グに対する案内機能を果たし、偏肉が抑制され、
それだけスパイラルフイン高さが安定し、また素
管の肉厚はその径方向に流動し、しかもその肉は
前記圧延ロールの溝に充満するので、その溝形状
を所望のフイン形状に相応させておくことによ
り、前記金属管の外径よりも大きい外径を有する
フインを容易に形成することができる。 〔実施例〕 以下本発明をロール数が３個の場合についてそ
の実施例を示す図面に基づいて詳述する。 第１図は本発明方法の実施に使用する装置の要
部（ロール部）を圧延すべき材料と共に示す正面
図（ロール溝を省略して示す）、第２図は第１図
の−線による断面を拡大して示す側面図であ
る。図中４は、中心部に小径の下孔４ａが穿設さ
れた圧延すべき材料としての金属素管であり、該
金属素管４は管長方向へ移送され、前記下孔４ａ
にプラグ５が挿入されつつそのパスラインの圧延
位置に設けた３個１組のコーン型圧延ロール１，
２，３にて圧延されるようになつている。 圧延ロール１，２，３は夫々同一の面角α（第
２図参照）を有し、その軸心線は同側の軸端が周
方向の同じ側へ向くように傾斜（この軸心線のパ
スラインに対する角度βを傾斜角という）せしめ
られ、また同側の軸端がパスライン側に向けて接
近又は離反するように傾斜（この軸心線のパスラ
インに対する角度γを交叉角といい、パスライン
に対してロール軸心が出側で離反する場合の交叉
角γを正と定義する）せしめられている。 そして、圧延ロール１，２，３の外周面には環
状の溝が複数、例えば10乃至20条、軸長方向に適
長離隔して周方向に切られている。なお該溝は、
一体物のロールの外周面を切削することによつて
形成してもよく、また複数のデイスク状ロールを
重ね合わせつつ１本の軸に外嵌装着しこれらを一
体化することによつて形成してもよい。 前記溝の位置、間隔、幅、深さ夫々について
は、第２図にその一部を示すように圧延ロール間
相互で異なつており、また各圧延ロールにおいて
も間隔、幅深さが材料入側から出側に向けて異な
つている。 なお、形成すべきフインの高さ、間隔及びプラ
グ５の形状に応じて溝の位置、間隔が定まり、ま
たこれらと関係した圧延ロールの前記各角度α，
β，γ等が決定されている。また溝の位置、深さ
については傾斜圧延中のスパイラルメタルフロー
及びロール溝の隙間にて形成されていくフインの
半径方向のメタルフローを勘案し、材料入側から
出側に向けて適宜変化せしめられている。 そして上述の如き溝が形成された圧延ロール
１，２，３のうちの１つの圧延ロールから出たフ
インは次の圧延ロールの溝に導かれ、順次成形さ
れていく。溝の幅及び深さについては、圧延ロー
ル間相互で略同一である。なお各圧延ロールでの
溝深さは、出側端で所望のフイン高さが得られる
ように入側から出側にわたつて適宜変化せしめら
れている。 また各溝の深さ方向へのロール軸心線に対する
傾斜角度は、形成するフインを金属素管表面に垂
直なものとする場合には、その溝の中心線の角度
を材料出側方向に前記交叉角γと同一角度で傾斜
せしめる。即ち、材料表面にフインを所定角度で
傾斜するように形成する場合は、交叉角γと各溝
の深さ方向へのロール軸心線に対する傾斜角度と
を異ならせる。 かかる圧延ロールを備えた交叉型傾斜圧延機を
用いてハイフインチユーブを製造する場合、先
ず、中心部に小径の下孔４ａが穿設された金属素
管４は図示しない加熱炉にて所定温度（例えば中
炭素鋼の場合1200℃）にまで加熱され、然る後に
前記交叉型傾斜圧延機へ移送され、該圧延機によ
り金属素管４は第２図に示す如く穿孔圧延され
る。即ち、交叉型傾斜圧延機にて金属管４の圧延
が開始されると、金属素管４は、圧延ロール１，
２，３に順次噛み込まれた後、それらにより周方
向３個所で圧延されると共に、プラグ５によつて
前記下孔４ａが拡径されて穿孔圧延される。そし
て金属素管４の肉はその径方向へ流動し、前記圧
延ロール１，２，３の溝に充満する結果、前記金
属素管４から所望のハイフインチユーブが得られ
る。 〔数値例〕 材質がSTBA24と同じ成分系であり外径が65
mmφであり内径が10mmφである（換言すれば、中
心部に孔径が10mmφである下孔が穿設された）金
属素管を、第１表にて示す圧延条件にて傾斜圧延
し、フイン間隔が７mmでありフイン外径が75mmφ
でありフイン谷径が38mmφであり内径が31mmφで
あり肉厚が3.5mmであるハイフインチユーブを製
造した。

【表】 その結果、従来、塑性加工では製造し難く板巻
き溶接方式にて製造されていたハイチユーブを一
体物として容易に製造することができた。 なお、上述の例ではロール交叉角γを0°とした
が、ロール交叉角γはこれに限定されるものでな
く、圧延機の仕様、構造によつて正又は負のいず
れの角度にも設定することができる。因みに、ロ
ール交叉角γを1°とし、ロール面角αを入口側で
6°とし出口側で1°とすれば、パスラインに対する
ロール圧下面角は上述の例と同じく入口側で5°と
なり出口側で2°となつて上述の例で得たハイフイ
ンチユーブと同等のハイフインチユーブが得られ
た。 但し、ロール溝の角度はロール交叉角を1°とし
た状態で金属素管の軸に垂直となるように入側に
向けて1°だけ傾斜させた。 〔効果〕 以上の如く本発明方法によれば中心部に小径の
下孔が穿設された金属素管を、その下孔よりも大
径のプラグを用いて穿孔、拡径圧延することによ
り、下孔がプラグに対する案内機能を果たし、金
属素管の偏肉が抑制され、それだけスパイラルフ
インの高さのばらつきを防止出来て、高く、しか
も狭いピツチのハイフインチユーブを一工程で製
造することが出来、また体積が小さく熱容量の小
さいプラグ先端部の金属素管との摩擦力を軽減出
来て、熱負荷を軽減し、ステンレス鋼、炭素鋼の
加工も可能となり、素管材料の制限が緩和される
と共に、プラグの工具原単位の大幅な低下を図れ
る等本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に使用する装置の要
部を示す正面図、第２図は第１図の−線によ
る断面を拡大して示す側面図、第３図は従来のス
パイラルフイン付き金属管の製造方法を示す斜視
図、第４図は従来のスパイラルフイン付き金属管
製造装置たる圧延装置の要部を示す正面図、第５
図は第４図中の−線による断面を拡大して示
す側面図、第６図は従来のスパイラルフイン付き
金属管製造装置たる交叉型傾斜圧延機の要部を示
す正面図、第７図は第６図中の−線による断
面を拡大して示す側面図である。 １，２，３……圧延ロール、４……金属素管、
４ａ……中心孔、５……プラグ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フインを形成するための環状溝が外周面の周
   方向に複数形成されている圧延ロールをパスライ
   ン周りに３個又は４個配設した交叉型傾斜圧延機
   を用い、前記圧延ロール間へ金属素管を熱間にて
   送給することにより、該金属素管に対して傾斜圧
   延を行い、その外周面にスパイラルフインを形成
   するスパイラルフイン付き金属管の製造方法にお
   いて、 前記金属素管として、中心部に小径の下孔が穿
   設された素管を用い、 該金属素管の下孔にこれよりも大径のプラグを
   挿入して該金属素管を穿孔、拡径圧延してその肉
   を前記圧延ロールの溝に充満させることにより、
   前記金属素管の外径よりも大きい外径を有するフ
   インを形成することを特徴とするスパイラルフイ
   ン付き金属管の製造方法。